郑州ORC发电组

有机朗肯循环是一种新型环保型的发电技术，由蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵组成，如下图所示。有机朗肯循环的工质是低沸点、高蒸汽压的有机工质，工质在蒸发器中从低温热源中吸收热量产生有机蒸气，进而推动膨胀机旋转，带动发电机发电，在膨胀机做完功的乏气进入冷凝器中重新冷却为液体，由工质泵打入蒸发器，完成一个循环。它可利用的低品位能主要有：工业余热、地热、太阳能、生物质能、液化天然气的冷能回收。有机朗肯循环发电技术与常规水蒸汽朗肯循环发电技术相比，具有如下优点：效率高，系统构成简单；不需设置真空维持系统；通流面积较小，透平尺寸小；使用干流体时，余热锅炉中不必设置过热段，工质蒸汽直接以饱和气体进透平膨胀做功；可实现远程控制，运行成本很低；单机容量范围广；系统部件、设备可实现标准模块化生产，降低了制造成本。有机朗肯循环发电技术设备可实现标准模块化生产。郑州ORC发电组

在世界范围内，超过九成的电能产生都通过以水和水蒸气为循环工质的朗肯循环产生，其主要包括定压吸热、等熵膨胀、等压冷凝和等熵压缩等四个过程。当热源温度低于370℃时，例如余热及地热等，以水为工质的传统朗肯循环已经不能对其进行有效的利用。在这种背景下，有机朗肯循环逐渐受到研究者的重视。有机朗肯循环(OrganicRankineCycle，ORC)采用低沸点有机物为工质(如R113，R123等)，具有使用寿命长、维护费用低和自动化程度高等特点，使得朗肯循环能够从低品位的热源中吸热，因此特别适合中低温余热的利用。河南ORC低温发电机组有机朗肯循环发电技术降低了制造成本。

工作运行参数对朗肯循环效率的影响：在朗肯循环中，表征朗肯循环特性的循环特性参数分别为从蒸发器输出的过热蒸汽的状态所确定的蒸发压力和蒸发温度以及冷凝器中冷凝状态所确定的冷凝压力。在蒸发与冷凝压力一定时，提高工质的蒸发器出口温度可使系统热效率增大。这是由于当蒸发温度由1提高到1点时，平均吸热温度随之提高，使得循环温差增大，从而提高循环热效率。另外，循环工质在膨胀终点的干度随着蒸发温度的提高而增大，而干度的增大有利于提高膨胀机械的性能，并延长其使用寿命。

有机朗肯循环(ORCs)特别适用于回收低品位热源的能量。本文描述了一个用于从流量和温度可变的余热源中回收能量的小型ORC。传统的静态模型无法预测在变化的热源下循环的瞬态行为，而这种能力对于在部分负荷运行和启动和停止过程中模拟适当的循环控制策略是必不可少的。因此，提出了一个ORC的动态模型，特别关注热交换器的时变性能，其他部件的动态是次要的。提出并比较了三种不同的控制策略。仿真结果表明，基于各种工况下循环稳态优化的模型预测控制策略效果更好。使用有机朗肯循环可以用有机工质将低温余热回收后进行发电。

ORC特点：(1)对较低温度热源的利用有更高的效率。(2)戊烷比水蒸气密度大一点，比容也是比较小的，因此所需汽轮机的尺寸(特别是减小汽轮机末级叶片的高度)、排气管道尺寸及空冷冷凝器中的管道直径均较小。(3)与水蒸气不同，戊烷在膨胀作功过程中，从高压到低压始终保持干燥状态，这就消除了形成湿气以及当高速小水滴冲击汽轮机时，产生腐蚀损坏的可能性。所以，ORC能比水蒸气汽轮机更有效地适应部分负荷运行及大的功率变动，不需要装过热器。有机朗肯循环发电技术通流面积较小。郑州ORC发电组

ORC发电机组的装机容量和对电网的功率较大。郑州ORC发电组

ORC发电的原理是以沸点远低于水的有机物质(如丁烷、氯乙烷或氟利昂等[8])为工质，有机工质在热力设备中不断进行等压加热、绝热膨胀、等压放热和绝热压缩4个过程，使热能不断转化为机械能，带动发电机产生电能，发电装置的循环系统由换热器、汽轮机、冷凝器和给水泵组成[9]。ORC的具体过程为：机泵送来的有机工质在换热器中经低温余热加热后成为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机，将热能转化为机械能，过热蒸汽释放出热能后温度、压力均降低，成为乏汽，由冷凝器冷凝为液态，再经机泵升压，完成一个循环。因为有机工质的常压沸点远低于水的常压沸点(100℃)，使得该有机工质在较低温度下就可以汽化，因此可以充分利用低温余热作为热源进行发电。郑州ORC发电组

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